Optika

Difrakcijska rešetka

Mnogo otvora izoštruje maksimume u tanke svijetle redove na d·sinθ = mλ — osnova spektrometra.

Difrakcijska rešetka — interaktivna simulacija: Optika. Mnogo otvora izoštruje maksimume u tanke svijetle redove na d·sinθ = mλ — osnova spektrometra. Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.

Difrakcijska rešetka

Mnogo otvora izoštruje maksimume u tanke svijetle redove na d·sinθ = mλ — osnova spektrometra.

N paralelnih otvora interferira konstruktivno pod kutovima koji zadovoljavaju d sin θ = mλ, koncentrirajući energiju u oštre spektralne redove. Veća gustoća linija d poboljšava razlučivost valnih duljina — zašto rešetke zamjenjuju prizme u preciznim spektrometrima.

• d sin θ = mλ
• Oštri redovi

Sažetak istraživanja

Isplaniraj pitanje prije nego otvoriš laboratorij

Sažetak odražava unaprijed prikazanu stranicu: središnje pitanje, suprotstavljena predviđanja, uloge varijabli, odgovarajući zakoni, postava, analiza i poticaji za proširenje ostaju vidljivi i u ovom redoslijedu.

Središnje pitanje

Difrakcijska rešetka ima stotine gusto razmaknutih paralelnih otvora (mjerenih u linijama po milimetru). Difraktira li rešetka s VIŠE linija po milimetru svjetlost na veći ili manji kut za prvi svijetli vrh?

Predviđanja za odvagnuti

• Veći kut — više linija po mm znači manji razmak između otvora, koji širi difrakcijski uzorak na širi kut.
• Gustija rešetka daje manji kut difrakcije.
• Kut difrakcije ne ovisi o linijama po mm.

Uloge varijabli

Što postavljaš:

• Linija po mm

Što mjeriš:

• Kut prvog reda θ (°)

Kako istraživanje teče

1. Otvori postav grating i pritisni Resetiraj. Valna duljina svjetlosti je 500 nm.
2. Omogući očitanje kuta difrakcije prvog reda.
3. Postavi gustoću linija rešetke za svaki pokušaj i zabilježi kut svijetle pruge prvog reda.

Odgovarajuća jednadžba

Jednadžba difrakcijske rešetke — d·sinθ = mλ

Rešetka s razmakom otvora d daje svijetle pruge gdje god d·sin θ = mλ (m = 1, 2, 3... za uzastopne redove). Gustija rešetka (manji d, više linija po mm) difraktira danu valnu duljinu na veći kut.

Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade

• Za jedan pokušaj izračunaj razmak otvora d = 1/(linija po mm) u mm, zatim riješi d·sin θ = λ za θ, koristeći λ = 500 nm (pažljivo pretvarajući jedinice). Usporedi s tablicom.
• Objasni zašto VIŠA gustoća linija (više linija po mm) znači MANJI razmak otvora d, što — budući da je d·sinθ = λ — zahtijeva VEĆI kut θ za zadovoljavanje istog uvjeta valne duljine.

Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija

• Difrakcijske rešetke srce su većine spektrometara: različite valne duljine difraktiraju na različite kutove s iste rešetke, prostorno odvajajući spektar izvora svjetlosti za analizu. Objasni zašto gustija rešetka (više linija po mm) daje BOLJU razlučivost valnih duljina — širi dani raspon valnih duljina preko šireg kutnog raspona.
• Šarena duga koju vidiš reflektiranu s CD-a ili DVD-a ponašanje je difrakcijske rešetke — gusto razmaknuti staze podataka diska djeluju kao refleksijska rešetka. Objasni zašto naginjanje CD-a pod različitim kutovima otkriva različite boje najsvjetlije.

• AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
• IB Physics — C.3 Wave phenomena
• General High School Physics — Light & optics
• NGSS High School Physics — Wave properties

1. Dobro došli u rešetku
2. Odaberi rešetku
3. Pritisni Pokreni
4. Oštri spektralni redovi
5. Otvori ploču Svojstva
6. Uspjelo ti je!

Otvori interaktivnu simulaciju za izgradnju scene, pritisni Pokreni i istražuj s mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.

Otvori interaktivni laboratorij →

Preuzmi radni list →

Interferencija i difrakcija